Nature has engineered its own actuators, as well as the efficient material composition, geometry and structure to utilize its actuators and achieve functional transformation. Based on the natural phenomenon of cells' hygromorphic transformation, we introduce the living Bacillus Subtilis natto cell as a humidity sensitive nanoactuator. In this paper, we unfold the process of exploring and comparing cell types that are proper for HCI use, the development of the composite biofilm, the development of the responsive structures, the control setup for actuating biofilms, and a simulation and fabrication platform. Finally, we provide a variety of application designs, with and without computer control to demonstrate the potential of our bio actuators. Through this paper, we intend to enable the use of natto cells and our platform technologies for HCI researchers, designers and bio-hackers. More generally, we try to encourage the research and use of biological responsive materials and interdisciplinary research in HCI.

Cells' biomechanical responses to external stimuli have been intensively studied but rarely implemented into devices that interact with the human body. We demonstrate that the hygroscopic and biofluorescent behaviors of living cells can be engineered to design biohybrid wearables, which give multifunctional responsiveness to human sweat. By depositing genetically tractable microbes on a humidity-inert material to form a heterogeneous multilayered structure, we obtained biohybrid films that can reversibly change shape and biofluorescence intensity within a few seconds in response to environmental humidity gradients. Experimental characterization and mechanical modeling of the film were performed to guide the design of a wearable running suit and a fluorescent shoe prototype with bio-flaps that dynamically modulates ventilation in synergy with the body's need for cooling.

In this work, we present MorphingScents, a thin-film, five-layer, flexible, shape-changing odor-emitting mechanism that uses Joule heating to drive both scent release and morphological changes, aiming to provide lightweight, intricate, dynamic, and aesthetic olfactory displays and experiences. Based on the direction of scent release and shape change, we propose two fundamental scent release mechanisms: Inward Gathering Release and Outward Dispersing Release. Combining four deformation mechanisms and three multi-scent release methods, we compiled a shape-changing olfactory interfaces library and further provided a detailed design and fabrication pipeline. We conducted a series of technical tests, including relation to heating and deformation angles and olfactory concentration across different areas, thicknesses, and directions of the odor layer. We demonstrated five applications. We conducted a user-involved workshop to validate MorphingScents's usability and feasibility. Finally, we discuss the potential for expansion, usage precautions, and design iterations of MorphingScents.

To support children's food interaction and enhance their understanding of food through morphing food technology, we develop a design exploration through the Research through Design (RtD) methodology. Our exploration integrates four stages: (1) defining design objectives through empathy with stakeholders, (2) investigating morphing food materials to understand their deformation mechanisms, (3) designing and iteratively developing tools based on user feedback, and (4) conducting a workshop-based evaluation. Our design outcome is a toolkit, comprising a morphing food library, trigger tools, and instructional interfaces. The workshop showed that through interaction with morphing food, children learned not only scientific principles but also developed culinary skills, as well as the diversity of food forms and functions. We discussed the detailed findings, insights, and implications for future design.